JP2016034328A - Electrical stimulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筋肉に電気刺激を付与する電気刺激装置に関する。 The present invention relates to an electrical stimulation device that applies electrical stimulation to muscles.
従来、疾病や事故により身体に障害を受けた場合の骨格筋の筋力の衰えや運動能力低下の治療、または治療後におけるリハビリテーションとして電気療法が用いられている(例えば、特許文献1参照)。また、スポーツ分野において、筋力を増強したり、運動能力を高めたりするための筋力トレーニングにも電気療法が用いられている。筋力トレーニングに電気療法を用いて主動筋や拮抗筋に電気刺激を行うことで高い筋肉増強効果が得られることがわかっている。 Conventionally, electrotherapy has been used as a treatment for a decrease in skeletal muscle strength or a decrease in motor ability when a body is damaged due to a disease or an accident, or as a rehabilitation after treatment (see, for example, Patent Document 1). In the sports field, electrotherapy is also used for strength training to increase muscle strength or increase exercise capacity. It has been found that a high muscle strengthening effect can be obtained by applying electrical stimulation to the main and antagonist muscles using electrotherapy for muscle training.
しかし、この電気療法では、理学療法士や作業療法士等の専門家が自らの知識や経験に基づいて電気刺激装置の電極部を対象部位に装着させる。そして、上述の専門家が自らの知識や経験に基づいて電気刺激を与えた時の使用者の痛みの反応をもとに電気刺激の強度を調整している。 However, in this electrotherapy, an expert such as a physical therapist or occupational therapist attaches the electrode portion of the electrostimulator to the target site based on his knowledge and experience. And the above-mentioned expert adjusts the intensity | strength of electrical stimulation based on the reaction of the pain of a user when electrical stimulation is given based on one's knowledge and experience.
ところで、この電気療法では、電気刺激により筋肉が収縮した状態で使用者が運動するため、通常の運動より疲労が大きくなる。筋疲労は、運動前後での筋力の変化を筋力計あるいは筋電計によって判定することができるが、運動中の筋肉の疲労状態を測定するのは困難である。 By the way, in this electrotherapy, since a user exercises in a state where muscles are contracted by electrical stimulation, fatigue becomes larger than normal exercise. With regard to muscle fatigue, changes in muscle strength before and after exercise can be determined with a muscle force meter or electromyograph, but it is difficult to measure the fatigue state of muscles during exercise.
本発明の目的は、運動中の筋肉の疲労状態を測定することができる電気刺激装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an electrical stimulation device that can measure the fatigue state of muscles during exercise.
本電気刺激装置の独立した一形態によれば、対象物に電気刺激を与える電極部と、前記対象物の酸素濃度に応じて変化する測定信号を出力する測定部と、前記測定信号に基づいて得られる筋肉の状態に関する情報を報知する報知部と、トレーニングに寄与し得る前記電気刺激を前記電極部に与えさせるトレーニングモードを備え、前記トレーニングモードを実行しているときに得られる前記測定信号から求められる測定値が反映された前記情報を前記報知部に報知させる制御部と、を備える。 According to an independent embodiment of the electrical stimulation apparatus, an electrode unit that applies electrical stimulation to an object, a measurement unit that outputs a measurement signal that changes according to the oxygen concentration of the object, and the measurement signal From the measurement signal obtained when executing the training mode, comprising a notification unit for reporting information on the state of the obtained muscle, and a training mode for applying the electrical stimulation that can contribute to training to the electrode unit A control unit that causes the notification unit to notify the information on which the required measurement value is reflected.
電気刺激装置は、運動中の筋肉の疲労状態を測定することができる。 The electrical stimulator can measure muscle fatigue during exercise.
(本電気刺激装置が取り得る形態の一例)
〔1〕本電気刺激装置の独立した一形態によれば、対象物に電気刺激を与える電極部と、前記対象物の酸素濃度に応じて変化する測定信号を出力する測定部と、前記測定信号に基づいて得られる筋肉の状態に関する情報を報知する報知部と、トレーニングに寄与し得る前記電気刺激を前記電極部に与えさせるトレーニングモードを備え、前記トレーニングモードを実行しているときに得られる前記測定信号から求められる測定値が反映された前記情報を前記報知部に報知させる制御部と、を備える。
(An example of the form which this electrical stimulator can take)
[1] According to an independent embodiment of the electrical stimulation apparatus, an electrode unit that applies electrical stimulation to an object, a measurement unit that outputs a measurement signal that changes according to the oxygen concentration of the object, and the measurement signal A notification mode for reporting information on the state of the muscle obtained based on the above, and a training mode for applying the electrical stimulation that can contribute to training to the electrode unit, and obtained when the training mode is executed A control unit that causes the notification unit to notify the information in which the measurement value obtained from the measurement signal is reflected.
本電気刺激装置によれば、測定部が出力する測定信号によって対象物の酸素濃度に応じて変化する測定値を求めて、電気刺激を与えたときの測定値が反映された情報を使用者に報知部を介して報知することができる。このため、使用者がトレーニングモードを実行しているときに、報知部から筋肉の状態に関する情報を得ることができる。よって、運動中の筋肉の疲労状態を測定することができる。 According to this electrical stimulation device, a measurement value that changes according to the oxygen concentration of the object is obtained by a measurement signal output from the measurement unit, and information that reflects the measurement value when the electrical stimulation is applied is given to the user. Notification can be made via the notification unit. For this reason, when the user is executing the training mode, information on the state of the muscle can be obtained from the notification unit. Therefore, it is possible to measure the fatigue state of muscles during exercise.
〔2〕前記電気刺激装置に従属する一形態によれば、前記制御部は、前記測定値に基づいて酸素濃度を算出し、算出した酸素濃度が反映された前記情報を前記報知部に報知させる。 [2] According to an embodiment dependent on the electrical stimulation device, the control unit calculates an oxygen concentration based on the measurement value, and causes the notification unit to notify the information reflecting the calculated oxygen concentration. .
本電気刺激装置によれば、測定値に基づいて酸素濃度を算出した上で、酸素濃度が反映された情報を報知部に報知させる。このため、酸素濃度に応じた筋肉の状態、言い換えると疲労状態や負荷状態等を求めて情報として出力することができる。 According to this electrical stimulation device, after calculating the oxygen concentration based on the measurement value, the information reflecting the oxygen concentration is notified to the notification unit. For this reason, the state of the muscle according to the oxygen concentration, in other words, the fatigue state and the load state can be obtained and output as information.
〔3〕前記電気刺激装置に従属する一形態によれば、前記制御部は、前記トレーニングモードを実行しているときに得られる前記測定値を積分して算出する積分値、または、前記トレーニングモードを実行しているときに得られる前記測定値に基づいて酸素濃度を算出し、その酸素濃度を積分して算出する積分値、が反映された前記情報を前記報知部に報知させる。 [3] According to one aspect dependent on the electrical stimulation device, the control unit integrates and calculates the measurement value obtained when the training mode is executed, or the training mode The oxygen concentration is calculated on the basis of the measured value obtained when executing the above, and the information reflecting the integrated value calculated by integrating the oxygen concentration is notified to the notification unit.
本電気刺激装置によれば、筋肉が疲労すると酸素濃度が低下するので、測定値又は酸素濃度を積分した積分値を算出することで、酸素濃度の低下がわかりやすくなり、筋肉の疲労を報知し易くすることができる。 According to this electrical stimulator, the oxygen concentration decreases when the muscle is fatigued, so calculating the integrated value that integrates the measured value or oxygen concentration makes it easy to understand the decrease in oxygen concentration, and reports muscle fatigue. Can be made easier.
〔4〕前記電気刺激装置に従属する一形態によれば、前記制御部は、前記トレーニングモードを実行しているときに算出した前記酸素濃度が負荷判定値以下である状態が判定時間以上にわたって継続していることに基づいて、筋肉が疲労していることを示す情報、及び、筋肉に負荷が与えられていることを示す情報、の少なくとも一方の情報を前記報知部に報知させる。 [4] According to one aspect dependent on the electrical stimulation device, the control unit continues the state in which the oxygen concentration calculated when the training mode is being executed is equal to or less than a load determination value for a determination time or more. Based on this, at least one of information indicating that the muscle is tired and information indicating that a load is applied to the muscle is notified to the notification unit.
本電気刺激装置によれば、酸素濃度が負荷判定値以下であるとともに、判定時間以上継続していることに基づいて筋肉が疲労していることや筋肉に負荷が与えられていることを示す情報を報知部から報知する。このため、筋肉が疲労していることや筋肉に負荷が与えられていることを確実に検出して筋肉の状態に関する情報を報知することができる。 According to this electrical stimulation device, the oxygen concentration is equal to or less than the load determination value, and information indicating that the muscle is fatigued or that a load is applied to the muscle based on continuing for the determination time or more. Is notified from the notification unit. For this reason, it is possible to reliably detect that the muscle is tired or that a load is applied to the muscle and to notify information on the state of the muscle.
〔5〕前記電気刺激装置に従属する一形態によれば、前記制御部は、前記トレーニングモードを実行しているときに算出した前記酸素濃度が低下する傾向を示し、強化判定値以上であることに基づいて、前記電極部に与えさせる前記電気刺激の強度を強める。 [5] According to an embodiment dependent on the electrical stimulation device, the control unit shows a tendency that the oxygen concentration calculated when the training mode is executed is lower than a strengthening determination value. Based on the above, the intensity of the electrical stimulation applied to the electrode unit is increased.
本電気刺激装置によれば、トレーニングモードを実行して酸素濃度が低下しつつ、酸素濃度が強化判定値よりも低下しないということは、電気刺激の影響が少ないということである。よって、電気刺激の強度を強めることで、筋肉に負荷を与えて酸素濃度を更に低下させることができる。 According to this electrical stimulation device, the oxygen concentration does not decrease below the reinforcement determination value while the training mode is executed and the oxygen concentration decreases, which means that the influence of electrical stimulation is small. Therefore, by increasing the intensity of electrical stimulation, it is possible to further reduce the oxygen concentration by applying a load to the muscle.
〔6〕前記電気刺激装置に従属する一形態によれば、前記制御部は、前記トレーニングモードを実行しているときに算出した前記酸素濃度が低下する傾向を示し、さらに弱化判定値以下であることに基づいて、前記電極部に与えさせる前記電気刺激の強度を弱める、又はゼロにする。 [6] According to one aspect dependent on the electrical stimulation device, the control unit shows a tendency that the oxygen concentration calculated when the training mode is executed is lower than the weakening determination value. Based on this, the intensity of the electrical stimulation applied to the electrode part is reduced or made zero.
本電気刺激装置によれば、トレーニングモードを実行して酸素濃度が低下しつつ、酸素濃度が弱化判定値以下であるということは、電気刺激の影響が大きいということである。よって、電気刺激の強度を弱めたり、ゼロにしたりすることで、筋肉への更なる負荷を抑制することができる。 According to the present electrical stimulation device, the fact that the oxygen concentration is lower than the weakening determination value while the training mode is executed and the oxygen concentration is reduced means that the influence of the electrical stimulation is large. Therefore, further load on the muscle can be suppressed by reducing the intensity of electrical stimulation or making it zero.
〔7〕前記電気刺激装置に従属する一形態によれば、前記制御部は、前記トレーニングモードを終了してから回復判定時間が経過しても前記酸素濃度が回復判定値まで回復しないことに基づいて、筋肉が疲労していることを示す情報、及び、筋肉に負荷が与えられていることを示す情報の少なくとも一方の情報を前記報知部に報知させる。 [7] According to an embodiment dependent on the electrical stimulation device, the control unit is based on the fact that the oxygen concentration does not recover to the recovery determination value even after the recovery determination time has elapsed after the training mode is ended. Thus, at least one of information indicating that the muscle is tired and information indicating that a load is applied to the muscle is notified to the notification unit.
本電気刺激装置によれば、酸素濃度が回復判定時間を経過しても回復判定値まで回復しないということは、電気刺激の影響が十分であるということである。よって、筋肉が疲労していることや筋肉に負荷が与えられていることを確実に検出して筋肉の状態に関する情報を報知することができる。 According to the electrical stimulation device, the fact that the oxygen concentration does not recover to the recovery determination value even after the recovery determination time has elapsed means that the influence of the electrical stimulation is sufficient. Therefore, it is possible to reliably detect that the muscle is tired or that a load is applied to the muscle and to notify information on the state of the muscle.
〔8〕前記電気刺激装置に従属する一形態によれば、前記電極部である第1の電極部及び第2の電極部を備え、前記測定部である第1の測定部及び第2の測定部を備え、前記制御部は、前記第1の測定部により出力される前記測定信号に基づいて前記酸素濃度である第1の酸素濃度を算出し、前記第2の測定部により出力される前記測定信号に基づいて前記酸素濃度である第2の酸素濃度を算出し、前記第1の酸素濃度と前記第2の酸素濃度との差を前記第1の電極部及び前記第2の電極部の制御に用いる。 [8] According to an embodiment subordinate to the electrical stimulation device, the first and second electrode portions that are the electrode portions are provided, and the first measurement portion and the second measurement that are the measurement portions. The control unit calculates a first oxygen concentration that is the oxygen concentration based on the measurement signal output by the first measurement unit, and outputs the first oxygen concentration by the second measurement unit Based on the measurement signal, a second oxygen concentration that is the oxygen concentration is calculated, and a difference between the first oxygen concentration and the second oxygen concentration is calculated between the first electrode portion and the second electrode portion. Used for control.
本電気刺激装置によれば、第1の電極部が電気刺激を与える対象物の酸素濃度を第1の測定部が出力した測定信号に基づいて算出し、第2の電極部が電気刺激を与える対象物の酸素濃度を第2の測定部が出力した測定信号に基づいて算出する。そして、各算出した酸素濃度の差を各電極部の制御に用いる。このため、各電極部が与える電気刺激を制御することで、筋肉の疲労や筋肉への負荷を制御することができる。 According to this electrical stimulation device, the first electrode unit calculates the oxygen concentration of the object to which electrical stimulation is applied based on the measurement signal output by the first measurement unit, and the second electrode unit applies electrical stimulation. The oxygen concentration of the object is calculated based on the measurement signal output from the second measurement unit. And the difference of each calculated oxygen concentration is used for control of each electrode part. For this reason, by controlling the electrical stimulation given by each electrode part, muscle fatigue and muscle load can be controlled.
〔9〕前記電気刺激装置に従属する一形態によれば、前記制御部は前記差が小さくなるように前記第1の電極部及び前記第2の電極部を制御する。
本電気刺激装置によれば、第1の酸素濃度と第2の酸素濃度との差が小さくなるように第1の電極部と第2の電極部とを制御部が制御する。このため、各電極部が取り付けられた対象物同士の酸素濃度を近づけることができ、ひいては筋肉の疲労や筋肉への負荷を近づけることができる。
[9] According to one aspect dependent on the electrical stimulation device, the control unit controls the first electrode unit and the second electrode unit so that the difference becomes small.
According to the electrical stimulation device, the control unit controls the first electrode unit and the second electrode unit so that the difference between the first oxygen concentration and the second oxygen concentration is reduced. For this reason, the oxygen concentration of the objects to which the respective electrode units are attached can be made closer, and as a result, the muscle fatigue and the load on the muscle can be made closer.
(実施の形態1)
以下、図1〜図6を参照して、電気刺激装置の実施の形態1について説明する。
図1に示されるように、電気刺激装置は、使用者の人体に装着される電極部20と光電センサ30とを備える。また電気刺激装置は、電極部20及び光電センサ30に電気的に接続されるコントローラ10を備える。電極部20は、対象物である筋肉に電気刺激を与えるものであって、一組の第1の電極21及び第2の電極22を備える。光電センサ30は、筋肉内の酸素濃度を測定し、測定した酸素濃度に対応する測定信号を出力する。コントローラ10は、電極部20から筋肉に与える電気刺激の強度として出力電圧を制御する。またコントローラ10は、光電センサ30から測定信号が入力され、入力された測定信号に基づいて酸素濃度を算出する。電極部20(第1の電極21及び第2の電極22)と光電センサ30とは、脚等の表面に装着可能なサポータ40に取り付けられている。第1の電極21と第2の電極22は、それぞれ電気的に絶縁される構造を備える。このため、各電極21,22から別の電極及びコントローラ10などに電気が回り込むことが抑制される。
(Embodiment 1)
Hereinafter,
As shown in FIG. 1, the electrical stimulation apparatus includes an
図2に示されるように、第1の電極21と第2の電極22とは、それらの間に流す電気によって筋肉に電気刺激を与える電極部20として機能する。電極部20が出力する電気刺激の強度は、例えば第1の電極21と第2の電極22との間の電圧である出力電圧Vxの大きさにより決められる。通常、出力電圧Vxが高くなるにつれて電気刺激の強度は大きくなり、出力電圧Vxが低くなるにつれて電気刺激の強度は小さくなる。光電センサ30は、筋肉内の酸素濃度に応じて変化する測定信号Isを出力する測定部として機能する。コントローラ10は、電気刺激等を制御する制御部11を備えている。またコントローラ10は、使用者によって操作されたり、酸素濃度Xsや刺激用電圧Vp、装置の状態を表示したりする操作兼表示部12を備えている。さらにコントローラ10は、第1の電極21及び第2の電極22に電気を供給する電源部13を備えている。なお、操作兼表示部12が報知部として機能する。
As shown in FIG. 2, the
操作兼表示部12は、入力操作が可能な操作部と、情報を表示する表示部とを備えている。操作部は、1又は複数の操作ボタンより構成される。表示部は、液晶画面などの表示装置を備え、文字及び画像の少なくとも一方を表示させる。操作兼表示部12は、表示部に表示させる情報によって、操作部への操作を促すように構成することもできる。
The operation /
電源部13は、制御部11による制御に基づいて出力電圧Vxに対応する電気を電極部20に出力する。電源部13は、制御部11から入力される電圧指令Vcに対応する出力電圧Vxを生成し、この生成した出力電圧Vxを電極部20に出力する。
The
制御部11は、筋肉内の酸素濃度Xsを算出する酸素濃度算出部14と、酸素濃度算出部14が算出した酸素濃度Xsに従って適切な刺激用電圧Vpを判定する判定部15と、電極部20を制御する電気刺激制御部16とを備えている。酸素濃度算出部14は、光電センサ30から出力された測定信号Isに基づいて筋肉内の酸素濃度Xsを算出する。判定部15は、酸素濃度算出部14から酸素濃度Xsが入力され、この入力された酸素濃度Xsに基づいて刺激用電圧Vpを判定する。なお、酸素濃度Xsは筋肉の状態に対応することから、判定される刺激用電圧Vpは筋肉の状態に対応するものとなる。
The
判定部15は、酸素濃度Xsやその酸素濃度Xsに対応する筋肉の状態、刺激用電圧Vpに関する情報を操作兼表示部12に出力する。判定部15は、例えば、酸素濃度Xsや筋肉の状態、刺激用電圧Vpを操作兼表示部12に表示させる。また判定部15は、刺激用電圧Vpを電気刺激制御部16に指示する。
The determination unit 15 outputs information on the oxygen concentration Xs, the muscle state corresponding to the oxygen concentration Xs, and the stimulation voltage Vp to the operation /
操作兼表示部12は、判定部15から入力された酸素濃度Xsや筋肉の状態、刺激用電圧Vpなどを表示することで報知する。また、操作兼表示部12は、使用者の操作に従う指示Icを電気刺激制御部16に出力する。操作兼表示部12から電気刺激制御部16への指示Icとしては、電気刺激のパターンや、電気刺激を与える目的に応じて定まるモードなどが挙げられる。モードとしては、トレーニングに寄与し得る電気刺激を電極部20に与えさせるトレーニングモードや、筋肉の動きを支援するように電気刺激を電極部20に与えさせるアシストモード等を備えている。
The operation /
電気刺激制御部16は、判定部15からの刺激用電圧Vpや操作兼表示部12からの指示Icが入力され、これら入力された指示に対応する電圧指令Vcを作成して電源部13に出力する。例えば、電気刺激制御部16が作成した電圧指令Vcによって、第1の電極21及び第2の電極22には、電源部13を介してパルス状の電圧パターンを有する出力電圧Vxが供給される。コントローラ10は、RAM(Random Access Memory)17とEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read−Only Memory)18とを備えている。制御部11には、RAM17とEEPROM18とがそれぞれ接続されている。RAM17には、測定された酸素濃度が一時的に記憶される。EEPROM18には、筋肉の疲労状態を判定するための判定値と、各判定値に対する筋肉の疲労状態とを示すマップが記憶されている。
The electrical stimulation control unit 16 receives the stimulation voltage Vp from the determination unit 15 and the instruction Ic from the operation /
図3に示されるように、光電センサ30は、検出光を出射する発光部31と、検出光を検出する受光部32とを備えている。発光部31は、発光ダイオード(LED)であって、対象物の内部に向かって検出光を出射する。受光部32は、近赤外領域に感度を有するフォトダイオードである。発光部31と受光部32との間隔Wは、例えば30mmに設定されている。発光部31と受光部32との間隔Wの1/2の距離が生体組織の透過深度と言われている。よって、筋肉内の酸素濃度を測定することに好ましい深度を15mmとする場合、発光部31と受光部32との間隔Wは30mmが好ましい。
As shown in FIG. 3, the
図4に示されるように、発光部31には、近赤外領域の異なる3波長を発光する素子が選択される。異なる3波長の光は、例えば760nm,805nm,840nmの3つからなり(図4においてA,B,C)、この3波長の光が一組とされる。発光部31は、一組を構成する3つの異なる波長の光を所定の順番で(図4ではA,B,Cの順番で)一定の時間間隔毎に発光する。これら3つの異なる波長の光は、その発光強度又は発光量が予め定まっている。また、発光部31は、3つの異なる波長の光からなる組合せを周期的に発光する。受光部32は、発光部31から出射されて生体組織を通過した近赤外光を受光し、受光した光の受光強度又は受光量を検出する。検出した受光強度又は受光量を発光部31の発光タイミングに対応させることで波長毎の受光強度又は受光量が得られる。光電センサ30は、検出した受光強度又は受光量に対応する測定信号Isを出力する。
As shown in FIG. 4, an element that emits three different wavelengths in the near infrared region is selected for the
酸素濃度算出部14は、3波長それぞれの発光量と受光量とから当該波長における対象物の吸光度を求め、所定の推定式によって酸素濃度Xsを求める。推定式は、装置の状態等、条件によって異なるが、各波長の吸光度の線形結合で表される。酸素濃度Xsは、いわゆる酸素飽和度であり、血液中のヘモグロビンのうち、実際に酸素を運んでいるヘモグロビンである酸化ヘモグロビンの比率を示し、単位は%(パーセント)である。酸素濃度算出部14は、光電センサ30によって継続的に測定され、酸素濃度により変化する測定信号Isが入力されることにより酸素濃度Xsの時系列データを得る。ここで、血液中のヘモグロビンは体内で酸素と結合し、結合の有無によって近赤外領域における吸光度が変化する。そこで、酸素濃度算出部14は、この吸光度の違いを利用することで酸素濃度Xsを算出する。なお、光電センサ30が人体の筋肉に対応する部位の体表面に設けられることによって、光電センサ30の透過深度の範囲内にある筋肉内の酸素濃度Xsが検出される。
The oxygen
次に、図5を参照して、電気刺激装置によって出力電圧Vxを出力した際の酸素濃度Xsの変化について説明する。ここでは、トレーニングモードを実行しているときについて説明する。 Next, a change in the oxygen concentration Xs when the output voltage Vx is output by the electrical stimulation device will be described with reference to FIG. Here, the case where the training mode is executed will be described.
一般に、筋肉は、負荷が与えられると該筋肉内の血管が収縮して酸素濃度Xsが低下することが知られている。また、電気刺激は、筋肉に負荷を与えることも知られている。そこで、制御部11は、筋肉に電気刺激を与えつつ、その筋肉内の酸素濃度Xsを測定することで電気刺激が筋肉に負荷を与えていることを検出する。また、制御部11は、筋肉に与えられている負荷の強さについても、その筋肉内の酸素濃度Xsに基づいて判定する。
Generally, it is known that when a load is applied to a muscle, a blood vessel in the muscle contracts and the oxygen concentration Xs decreases. Electrical stimulation is also known to place a load on muscles. Therefore, the
図5(b)に示されるように、時刻t1から時刻t2まで、第1の電圧V1と電圧ゼロとの二値の間で切り替わる周期T1の矩形波であるパルスの出力電圧Vxが出力されている。図5(a)に示されるように、上記のパルスの出力電圧Vxが出力されると、筋肉内の酸素濃度Xsが基準値X0から徐々に低下して、疲労していない時は下限酸素濃度Xm1、疲労している時は下限酸素濃度Xm2まで低下する。なお、下限酸素濃度Xm1は、下限酸素濃度Xm2よりも大きい(Xm1>Xm2)。そして、下限酸素濃度Xm1及び下限酸素濃度Xm2は一例である。そして、酸素濃度Xsが下限酸素濃度Xm1、又は下限酸素濃度Xm2に達すると、酸素濃度Xsの低下が停止する。さらに、出力電圧Vxの出力がなくなると酸素濃度Xsが上昇し、第1の電圧V1が出力されると酸素濃度Xsが低下する。時刻t2において出力電圧Vxの出力がなくなると、酸素濃度Xsは基準値X0まで上昇する。ここで、酸素濃度Xsの基準値X0は、出力電圧Vxを出力していない、すなわち電気刺激を筋肉に与えていない状態における筋肉内の酸素濃度Xsである。 As shown in FIG. 5 (b), from time t1 to time t2, a pulse output voltage Vx that is a rectangular wave with a period T1 that is switched between two values of the first voltage V1 and the voltage zero is output. Yes. As shown in FIG. 5A, when the output voltage Vx of the above pulse is output, the oxygen concentration Xs in the muscle gradually decreases from the reference value X0, and when not fatigued, the lower limit oxygen concentration When Xm1 is fatigued, the oxygen concentration decreases to the lower limit oxygen concentration Xm2. The lower limit oxygen concentration Xm1 is larger than the lower limit oxygen concentration Xm2 (Xm1> Xm2). The lower limit oxygen concentration Xm1 and the lower limit oxygen concentration Xm2 are examples. When the oxygen concentration Xs reaches the lower limit oxygen concentration Xm1 or the lower limit oxygen concentration Xm2, the decrease in the oxygen concentration Xs stops. Further, when the output voltage Vx is not output, the oxygen concentration Xs increases, and when the first voltage V1 is output, the oxygen concentration Xs decreases. When the output of the output voltage Vx disappears at time t2, the oxygen concentration Xs rises to the reference value X0. Here, the reference value X0 of the oxygen concentration Xs is the oxygen concentration Xs in the muscle when the output voltage Vx is not output, that is, the electrical stimulation is not applied to the muscle.
筋肉が疲労している時には、筋肉への酸素供給が低下した状態となる。つまり、疲労している筋肉に電気刺激を与えると、酸素濃度Xsは疲労していない時よりも小さくなる。そこで、制御部11は、電気刺激が与えられることに応じて酸素濃度Xsが低下しているときに低下した酸素濃度Xsの低下量の積分値を算出する。そして、制御部11は、その積分値に基づいて筋肉の状態に関する情報を操作兼表示部12に報知させる。すなわち、判定部15は、酸素濃度Xsが低下しているときの酸素濃度Xsの低下量の積分値に基づいて筋肉の疲労状態を判定することができる。例えば、時刻t1から時刻t2までの間の酸素濃度Xsの低下量の積分値を算出して、積分値が大きいものほど筋肉の疲労状態が大きいと判定する。予め時刻t1から時刻t2までの間の酸素濃度Xsの低下量の積分値に相当する判定値と、各判定値に対する筋肉の疲労状態とを示すマップがEEPROM18に記憶されている。
When the muscle is tired, the oxygen supply to the muscle is reduced. That is, when an electrical stimulus is applied to a muscle that is fatigued, the oxygen concentration Xs becomes smaller than when the patient is not fatigued. Therefore, the
次に、上記のように説明した電気刺激装置の動作について説明する。
使用者は、サポータ40を脚に装着して、電気刺激装置を起動させ、酸素濃度Xsを測定させる。制御部11は、起動又は測定が指示されると、電気刺激を与える前の酸素濃度Xsである基準値X0を測定する。すなわち、電気刺激制御部16は、操作兼表示部12に対して起動又は測定の操作が行われると、電気刺激を与えられないように電源部13を介して電気を電極部20に出力しない。そして、酸素濃度算出部14は、電極部20に電気が出力されていない状態における酸素濃度Xsである基準値X0を測定して、判定部15に基準値X0を出力する。判定部15は、酸素濃度Xsの基準値X0をRAM17に記憶させる。
Next, the operation of the electrical stimulation device described above will be described.
The user wears the
続いて、制御部11は、第1の電圧V1と電圧ゼロとの二値の間で切り替わる周期T1の矩形波であるパルスの出力電圧Vxを出力させる。すなわち、電源部13は、電気刺激制御部16の入力に従って電極部20に出力電圧Vxを出力する。制御部11は、パルスの出力電圧Vxの出力における酸素濃度Xsを逐次測定する。すなわち、酸素濃度算出部14は、パルスの出力電圧Vxが電極部20に出力されている状態における酸素濃度Xsを微小時間毎に算出して、酸素濃度Xsを判定部15に出力する。判定部15は、入力された酸素濃度XsをRAM17に記憶させる。なお、酸素濃度Xsが測定値に相当する。
Subsequently, the
制御部11は、パルスの出力電圧Vxを出力することによって酸素濃度Xsが低下しているときの積分値を算出し、その積分値に基づいて筋肉の疲労状態を判定する。すなわち、判定部15は、RAM17から時刻t1から時刻t2までの間の微小時間毎の酸素濃度Xsを読み出し、微小時間毎における酸素濃度Xsの低下量を算出して、この低下量の積分値を算出する。そして、判定部15は、算出した積分値に基づいて、EEPROM18に記憶されたマップから積分値に一致する判定値を検索して、一致する判定値に対する筋肉の疲労状態を操作兼表示部12に出力する。操作兼表示部12は、判定部15の指示に従って筋肉の疲労状態を数値、あるいはレベルバー表示、色表示等によって表示する。
The
使用者は、操作兼表示部12の筋肉の疲労状態の情報を見ることで、トレーニング中の筋肉の疲労状態を把握することができる。よって、電気刺激の強度を筋肉の疲労状態に合わせて容易に設定することができる。そして、使用者は、筋肉に過度な負荷を与えないように電気刺激の強度を変更しながら、安全にトレーニングすることができる。
The user can grasp the muscle fatigue state during training by looking at the information on the muscle fatigue state on the operation /
以上説明したように、本電気刺激装置によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)光電センサ30が出力する測定信号Isによって筋肉内の酸素濃度に応じて変化する測定値を求めて、電気刺激を与えたときの測定値が反映された情報を使用者に操作兼表示部12を介して報知することができる。このため、使用者がトレーニングモードを実行しているときに、操作兼表示部12から筋肉の状態に関する情報を得ることができる。よって、運動中の筋肉の疲労状態を測定することができる。また、電気刺激の強度を筋肉の状態に合わせて容易に設定することができる。
As described above, according to the electrical stimulation device, the following effects can be achieved.
(1) A measurement value that changes in accordance with the oxygen concentration in the muscle is obtained by the measurement signal Is output from the
(2)測定信号Isに基づいて酸素濃度Xsを算出した上で、酸素濃度Xsが反映された情報を操作兼表示部12に報知させる。このため、酸素濃度Xsに応じた筋肉の状態、言い換えると疲労状態や負荷状態等を求めて情報として出力することができる。
(2) After calculating the oxygen concentration Xs based on the measurement signal Is, the operation and
(3)筋肉の疲労による酸素濃度Xsの低下量の積分値を算出するので、酸素濃度Xsの低下がわかりやすくなり、筋肉の疲労を検出し易くすることができる。
(実施の形態2)
以下、図6を参照して電気刺激装置の実施の形態2について説明する。この実施の形態の電気刺激装置は、電気刺激を与えたときの回復時間に基づいて筋肉の疲労を判定する点が上記実施の形態1と異なっている。以下、実施の形態1との相違点を中心に説明する。ここでは、トレーニングの筋肉動作に対して電気刺激を負荷となるように筋肉に与える場合について説明する。
(3) Since the integrated value of the decrease amount of the oxygen concentration Xs due to muscle fatigue is calculated, the decrease in the oxygen concentration Xs can be easily understood, and the muscle fatigue can be easily detected.
(Embodiment 2)
Hereinafter, a second embodiment of the electrical stimulation device will be described with reference to FIG. The electrical stimulation apparatus according to this embodiment is different from the above-described first embodiment in that muscle fatigue is determined based on the recovery time when electrical stimulation is applied. Hereinafter, the difference from the first embodiment will be mainly described. Here, a case will be described in which electrical stimulation is applied to the muscle so as to become a load with respect to the muscle motion of the training.
図6(b)に示されるように、時刻t11から時刻t12まで、第2の電圧V2と電圧ゼロとの二値の間で切り替わる周期T2の矩形波であるパルスの出力電圧Vxが出力されている。図6(a)に示されるように、上記のパルスの出力電圧Vxが出力されると、筋肉内の酸素濃度Xsが低下し、出力電圧Vxの出力がなくなると筋肉内の酸素濃度Xsが低下した値から上昇する。筋肉内の酸素濃度Xsは、出力電圧Vxの出力の有無に応じて低下と上昇とを繰り返す。時刻t12において出力電圧Vxの出力がなくなると、酸素濃度Xsは基準値X0まで上昇する。 As shown in FIG. 6 (b), from time t11 to time t12, a pulse output voltage Vx that is a rectangular wave with a period T2 that is switched between two values of the second voltage V2 and the voltage zero is output. Yes. As shown in FIG. 6A, when the output voltage Vx of the above pulse is output, the oxygen concentration Xs in the muscle decreases, and when the output of the output voltage Vx disappears, the oxygen concentration Xs in the muscle decreases. Ascends from the value. The oxygen concentration Xs in the muscle repeatedly decreases and increases depending on whether or not the output voltage Vx is output. When the output of the output voltage Vx disappears at time t12, the oxygen concentration Xs increases to the reference value X0.
筋肉が疲労している時には、筋肉への酸素供給が低下した状態となる。つまり、疲労している筋肉に電気刺激を与えると、酸素濃度Xsは疲労していない時よりも小さくなる。このため、電気刺激を与えることを止めた後、酸素濃度Xsが基準値X0に回復するまでの時間が疲労している時の方が長くなる。例えば、筋肉が疲労していない時に、時刻t11から時刻t12まで第2の電圧V2のパルスの電圧を出力すると、酸素濃度Xsが負荷判定値X1以下である状態が判定時間Ta継続する。また、筋肉が疲労している時に、時刻t11から時刻t12まで第2の電圧V2のパルスの出力電圧Vxを出力すると、酸素濃度Xsが負荷判定値X1以下である状態が時間Tb継続する。この時間Tbは、筋肉の疲労が大きいほど長くなる。そこで、制御部11は、酸素濃度Xsが負荷判定値X1以下である状態が判定時間Ta以上にわたって継続したことに基づいて、筋肉が疲労していることを示す情報を操作兼表示部12に報知させる。すなわち、判定部15は、酸素濃度Xsが負荷判定値X1以下である状態である時間Tbが判定時間Ta以上であることに基づいて筋肉が疲労していると判定することができる。負荷判定値X1及び判定時間TaがEEPROM18に予め記憶されている。
When the muscle is tired, the oxygen supply to the muscle is reduced. That is, when an electrical stimulus is applied to a muscle that is fatigued, the oxygen concentration Xs becomes smaller than when the patient is not fatigued. For this reason, the time until the oxygen concentration Xs recovers to the reference value X0 after the application of the electrical stimulation is fatigued becomes longer. For example, if the pulse voltage of the second voltage V2 is output from time t11 to time t12 when the muscle is not fatigued, the state where the oxygen concentration Xs is equal to or less than the load determination value X1 continues for the determination time Ta. If the output voltage Vx of the pulse of the second voltage V2 is output from time t11 to time t12 when the muscle is tired, the state where the oxygen concentration Xs is equal to or less than the load determination value X1 continues for the time Tb. This time Tb becomes longer as muscle fatigue increases. Therefore, the
次に、上記のように説明した電気刺激装置の動作について説明する。
使用者は、サポータ40を脚に装着して、電気刺激装置を起動させ、酸素濃度Xsを測定させる。制御部11は、測定が指示されると、第2の電圧V2と電圧ゼロとの二値の間で切り替わる周期T2の矩形波であるパルスの出力電圧Vxを出力させる。
Next, the operation of the electrical stimulation device described above will be described.
The user wears the
制御部11は、パルスの出力電圧Vxを出力することによって酸素濃度Xsが負荷判定値X1以下である状態が判定時間Ta以上であることに基づいて筋肉が疲労していると判定する。すなわち、判定部15は、EEPROM18に記憶された負荷判定値X1及び判定時間Taを読み出す。そして、判定部15は、RAM17から時刻t11から時刻t12までの間の微小時間毎の酸素濃度Xsを読み出し、酸素濃度Xsが負荷判定値X1以下である状態である時間Tbを算出する。そして、判定部15は、算出した時間Tbが判定時間Ta以上にわたって継続していると筋肉が疲労していることを操作兼表示部12に出力する。操作兼表示部12は、判定部15の指示に従って筋肉が疲労していることを示す情報を表示する。
The
使用者は、操作兼表示部12に表示された筋肉が疲労していることを示す情報を見ることで、トレーニング中の筋肉の疲労状態を把握することができる。よって、電気刺激の強度を筋肉の疲労状態に合わせて容易に設定することができる。そして、使用者は、筋肉に過度な負荷を与えないように電気刺激の強度を変更しながら、安全にトレーニングすることができる。
The user can grasp the fatigue state of the muscles being trained by viewing information indicating that the muscles displayed on the operation /
以上説明したように、本電気刺激装置によれば、実施の形態1の(1)の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
(4)酸素濃度Xsが負荷判定値X1以下であるとともに、判定時間Ta以上継続していることに基づいて筋肉が疲労していることを示す情報を操作兼表示部12から報知する。このため、筋肉が疲労していることを確実に検出して筋肉の状態に関する情報を報知することができる。
As described above, according to the electrical stimulation device, in addition to the effect (1) of the first embodiment, the following effects can be achieved.
(4) Information indicating that the muscle is fatigued based on the fact that the oxygen concentration Xs is equal to or less than the load determination value X1 and continues for the determination time Ta or more is notified from the operation /
(実施の形態3)
以下、図7及び図8を参照して電気刺激装置の実施の形態3について説明する。この実施の形態の電気刺激装置は、酸素濃度Xsに応じて出力電圧Vxの出力を変更する点が上記実施の形態1と異なっている。以下、実施の形態1との相違点を中心に説明する。ここでは、筋肉に電気刺激を与えながらトレーニングを繰り返し行った場合について説明する。
(Embodiment 3)
Hereinafter, a third embodiment of the electrical stimulation device will be described with reference to FIGS. 7 and 8. The electrical stimulation device of this embodiment is different from that of the first embodiment in that the output of the output voltage Vx is changed according to the oxygen concentration Xs. Hereinafter, the difference from the first embodiment will be mainly described. Here, a case where training is repeatedly performed while applying electrical stimulation to muscles will be described.
図7(b)に示されるように、時刻t21から時刻t22までの時間T4、時刻t23から時刻t24までの時間T4において、第3の電圧V3と電圧ゼロとの二値の間で切り替わる周期T3の矩形波であるパルスの出力電圧Vxが出力されている。時刻t25から時刻t26までにおいて、第4の電圧V4と電圧ゼロとの二値の間で切り替わる周期T3の矩形波であるパルスの出力電圧Vxが出力されている。時間T4におけるパルスの集まりをパルス群とすると、パルス群の出力は時間T5の間隔をおいて繰り返される。 As shown in FIG. 7B, at time T4 from time t21 to time t22, and at time T4 from time t23 to time t24, a cycle T3 that switches between the binary values of the third voltage V3 and voltage zero. An output voltage Vx of a pulse that is a rectangular wave is output. From time t25 to time t26, a pulse output voltage Vx, which is a rectangular wave with a period T3 that switches between the binary values of the fourth voltage V4 and the voltage zero, is output. If a group of pulses at time T4 is a pulse group, the output of the pulse group is repeated at an interval of time T5.
図7(a)に示されるように、上記のパルスの出力電圧Vxが出力されると、筋肉内の酸素濃度Xsがある値まで低下し、出力電圧Vxの出力がなくなると筋肉内の酸素濃度Xsが低下した値から上昇する。筋肉内の酸素濃度Xsは、出力電圧Vxの出力の有無に応じて低下と上昇とを繰り返す。時刻t22、時刻t24、時刻t26において出力電圧Vxの出力がなくなると、酸素濃度Xsは基準値X0まで上昇する。 As shown in FIG. 7A, when the output voltage Vx of the pulse is output, the oxygen concentration Xs in the muscle decreases to a certain value, and when the output of the output voltage Vx disappears, the oxygen concentration in the muscle Xs rises from the lowered value. The oxygen concentration Xs in the muscle repeatedly decreases and increases depending on whether or not the output voltage Vx is output. When the output of the output voltage Vx disappears at time t22, time t24, and time t26, the oxygen concentration Xs rises to the reference value X0.
図7に示されるように、時間T4の間、電気刺激を筋肉に与えることで時刻t23から時刻t24の間において酸素濃度Xsが第2の判定値X2よりも低い値となると、制御部11はパルス群の出力電圧Vxを第3の電圧V3から第4の電圧V4に低くする。更に、時刻t25から時刻t26の間において酸素濃度Xsが第3の判定値X3よりも低い値となると、制御部11は出力電圧Vxの出力を停止する。なお、第2の判定値X2は、第3の判定値X3よりも高い(X2>X3)。また、第3の電圧V3は、第4の電圧V4よりも高い(V3>V4)。予め酸素濃度Xsの第2の判定値X2及び第3の判定値X3がEEPROM18に記憶されている。なお、第2の判定値X2及び第3の判定値X3が弱化判定値に相当する。そして、第2の判定値X2は出力電圧Vxを低くするか否かを判定する判定値であって、第3の判定値X3は出力電圧Vxをゼロにするか否かを判定する判定値である。
As shown in FIG. 7, when the oxygen concentration Xs becomes lower than the second determination value X2 between time t23 and time t24 by applying electrical stimulation to the muscle during time T4, the
図8(b)に示されるように、時刻t31から時刻t32までの時間T4、時刻t33から時刻t34までの時間T4、時刻t35から時刻t36までの時間T4において、第5の電圧V5と電圧ゼロとの二値の間で切り替わる周期T3の矩形波であるパルスの電圧が出力されている。時間T4におけるパルスの集まりをパルス群とすると、パルス群の出力は時間T5の間隔をおいて繰り返される。 As shown in FIG. 8B, at time T4 from time t31 to time t32, at time T4 from time t33 to time t34, and at time T4 from time t35 to time t36, the fifth voltage V5 and voltage zero are obtained. The voltage of the pulse which is a rectangular wave with a period T3 that switches between the two values is output. If a group of pulses at time T4 is a pulse group, the output of the pulse group is repeated at an interval of time T5.
図8(a)に示されるように、上記のパルスの出力電圧Vxが出力されると、筋肉内の酸素濃度Xsがある値まで低下し、出力電圧Vxの出力がなくなると筋肉内の酸素濃度Xsが低下した値から上昇する。筋肉内の酸素濃度Xsは、電圧の出力の有無に応じて低下と上昇とを繰り返す。時刻t32、時刻t34、時刻t36において出力電圧Vxの出力がなくなると、酸素濃度Xsは基準値X0まで上昇する。 As shown in FIG. 8A, when the output voltage Vx of the above pulse is output, the oxygen concentration Xs in the muscle decreases to a certain value, and when the output of the output voltage Vx disappears, the oxygen concentration in the muscle Xs rises from the lowered value. The oxygen concentration Xs in the muscle repeatedly decreases and increases according to the presence or absence of voltage output. When the output voltage Vx is not output at time t32, time t34, and time t36, the oxygen concentration Xs increases to the reference value X0.
図8に示されるように、時刻t31から時刻t32の間において酸素濃度Xsが第4の判定値X4よりも低い値とならないと、制御部11はパルス群の出力電圧Vxを第5の電圧V5から第6の電圧V6に高くする。なお、第6の電圧V6は、第5の電圧V5よりも高い(V6>V5)。また、第4の判定値X4は、第2の判定値X2よりも高い(X4>X2)。酸素濃度の第4の判定値X4がEEPROM18に予め記憶されている。なお、第4の判定値X4が強化判定値に相当する。
As shown in FIG. 8, if the oxygen concentration Xs does not become lower than the fourth determination value X4 between time t31 and time t32, the
次に、上記のように説明した電気刺激装置の動作について説明する。
使用者は、サポータ40を脚に装着して、電気刺激装置を起動させ、酸素濃度Xsを測定させる。制御部11は、測定が指示されると、第3の電圧V3と電圧ゼロとの二値の間で切り替わる周期T3の矩形波であるパルス群の出力電圧Vxを出力させる。
Next, the operation of the electrical stimulation device described above will be described.
The user wears the
図7に示されるように、制御部11は、第3の電圧V3のパルスを時間T4の間出力しつつ、酸素濃度Xsが第2の判定値X2よりも低いか否かを判定する。すなわち、判定部15は、EEPROM18に記憶された第2の判定値X2を読み出す。判定部15は、RAM17から酸素濃度Xsを読み出し、酸素濃度Xsが第2の判定値X2よりも低いか否かを判定する。判定部15は、時刻t21から時刻t22までの間では、酸素濃度Xsが第2の判定値X2よりも高いと判定して、次の時刻t23から時刻t24までの間のパルス群の出力電圧Vxを変更しない。判定部15は、時刻t23から時刻t24までの間では、酸素濃度Xsが第2の判定値X2よりも低いので、筋肉の疲労が大きいと判定して、次の時刻t25からのパルス群の出力電圧Vxを第3の電圧V3から第4の電圧V4に変更する。
As illustrated in FIG. 7, the
さらに、制御部11は、第4の電圧V4のパルスを時間T4の間出力しつつ、酸素濃度Xsが第3の判定値X3よりも低いか否かを判定する。すなわち、判定部15は、EEPROM18に記憶された第3の判定値X3を読み出す。判定部15は、RAM17から酸素濃度Xsを読み出し、第3の判定値X3よりも低いか否かを判定する。判定部15は、時刻t26において、第3の判定値X3よりも低いので、筋肉の疲労が更に大きいと判定して、出力電圧Vxの出力を停止する。
Further, the
図8に示されるように、制御部11は、第5の電圧V5のパルスを時間T4の間出力しつつ、酸素濃度Xsが第4の判定値X4よりも高いか否かを判定する。すなわち、判定部15は、EEPROM18に記憶された第4の判定値X4を読み出す。判定部15は、RAM17から酸素濃度Xsを読み出し、酸素濃度Xsが第4の判定値X4よりも高いか否かを判定する。判定部15は、時刻t31から時刻t32までの間では、酸素濃度Xsが第4の判定値X4よりも高いので、トレーニングの負荷が低いと判定して、次の時刻t33から時刻t34までの間のパルス群の出力電圧Vxを第5の電圧V5から第6の電圧V6に変更する。
As shown in FIG. 8, the
さらに、判定部15は、RAM17から酸素濃度Xsを読み出し、酸素濃度Xsが第4の判定値X4よりも高いか否かを判定する。判定部15は、時刻t33から時刻t34まで、時刻t35から時刻t36において、酸素濃度Xsが第4の判定値X4よりも低いので、出力電圧Vxの高さを変更せず維持する。 Further, the determination unit 15 reads the oxygen concentration Xs from the RAM 17 and determines whether or not the oxygen concentration Xs is higher than the fourth determination value X4. Since the oxygen concentration Xs is lower than the fourth determination value X4 from time t33 to time t34 from time t33 to time t34, the determination unit 15 maintains the output voltage Vx without changing it.
電気刺激装置は、筋肉の疲労が大きいときには、出力電圧Vxを低くしたり、出力電圧Vxの出力を停止したりすることで、筋肉の疲労を抑制して安全にトレーニングを行うことができる。また、筋肉の疲労が小さいときには、出力電圧Vxを高くすることで効果的にトレーニングを行うことができる。よって、電気刺激の強度を筋肉の疲労状態に合わせて容易に設定することができる。 When the muscle fatigue is large, the electrical stimulation apparatus can perform training safely while suppressing the muscle fatigue by reducing the output voltage Vx or stopping the output of the output voltage Vx. Also, when muscle fatigue is small, training can be performed effectively by increasing the output voltage Vx. Therefore, the intensity of electrical stimulation can be easily set in accordance with the muscle fatigue state.
以上説明したように、本電気刺激装置によれば、実施の形態1の(1)の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
(5)トレーニングモードを実行して酸素濃度が低下しつつ、酸素濃度Xsが第2の判定値X2又は第3の判定値X3以下であるということは、電気刺激の影響が大きいということである。よって、酸素濃度Xsが第2の判定値X2以下であるときは電気刺激の強度を弱め、酸素濃度Xsが第3の判定値X3以下であるときは電気刺激の出力を停止させる。その結果、酸素濃度Xsの更なる低下を停止させることができる。
As described above, according to the electrical stimulation device, in addition to the effect (1) of the first embodiment, the following effects can be achieved.
(5) Executing the training mode and reducing the oxygen concentration while the oxygen concentration Xs is equal to or less than the second determination value X2 or the third determination value X3 means that the influence of electrical stimulation is large. . Therefore, when the oxygen concentration Xs is less than or equal to the second determination value X2, the intensity of the electrical stimulation is weakened, and when the oxygen concentration Xs is less than or equal to the third determination value X3, the output of the electrical stimulation is stopped. As a result, the further decrease in the oxygen concentration Xs can be stopped.
(6)トレーニングモードを実行して酸素濃度が低下しつつ、酸素濃度Xsが第2の判定値X2よりも低下しないということは、電気刺激の影響が少ないということである。よって、電気刺激の強度を強めることで、筋肉に負荷を与えて酸素濃度Xsを更に低下させることができる。 (6) Executing the training mode and reducing the oxygen concentration while the oxygen concentration Xs does not fall below the second determination value X2 means that the influence of electrical stimulation is small. Therefore, by increasing the intensity of electrical stimulation, it is possible to further reduce the oxygen concentration Xs by applying a load to the muscle.
(実施の形態4)
以下、図9〜図11を参照して電気刺激装置の実施の形態4について説明する。この実施の形態の電気刺激装置は、電気刺激を与えた後の回復の程度に基づいて筋肉の疲労を判定する点が上記実施の形態1と異なっている。以下、実施の形態1との相違点を中心に説明する。ここでは、トレーニングによって筋肉に疲労が貯まった場合や筋力が弱くトレーニングが難しい場合について説明する。
(Embodiment 4)
Hereinafter, Embodiment 4 of the electrical stimulation device will be described with reference to FIGS. 9 to 11. The electrical stimulation apparatus according to this embodiment is different from the first embodiment in that muscle fatigue is determined based on the degree of recovery after electrical stimulation is applied. Hereinafter, the difference from the first embodiment will be mainly described. Here, a case where fatigue is accumulated in the muscles due to training or a case where training is difficult due to weak muscle strength will be described.
図9(b)に示されるように、時刻t41から時刻t42までの時間T7、時刻t43から時刻t44までの時間T7、時刻t45から時刻t46までの時間T7において第6の電圧V6と電圧ゼロとの二値の間で切り替わる周期T6の矩形波であるパルスの出力電圧Vxが出力されている。時間T7におけるパルスの集まりをパルス群とすると、パルス群の出力は時間T8の間隔をおいて繰り返される。 As shown in FIG. 9B, at time T7 from time t41 to time t42, at time T7 from time t43 to time t44, and at time T7 from time t45 to time t46, the sixth voltage V6 and the voltage zero are obtained. An output voltage Vx of a pulse that is a rectangular wave with a period T6 that switches between the two values is output. When a group of pulses at time T7 is a pulse group, the output of the pulse group is repeated at an interval of time T8.
図9(a)に示されるように、上記のパルスの電圧が出力されると、筋肉内の酸素濃度Xsがある値まで低下し、出力電圧Vxの出力がなくなると筋肉内の酸素濃度Xsが低下した値から上昇する。筋肉内の酸素濃度Xsは、出力電圧Vxの出力の有無に応じて低下と上昇とを繰り返す。時刻t42において出力電圧Vxの出力がなくなると、酸素濃度Xsは基準値X0までほぼ上昇する。時刻t44において出力電圧Vxの出力がなくなると、酸素濃度Xsは第5の判定値X5より高く上昇するが基準値X0まで上昇しない。時刻t46において出力電圧Vxの出力がなくなると、酸素濃度Xsは第5の判定値X5まで上昇しない。なお、第5の判定値X5が回復判定値に相当する。 As shown in FIG. 9A, when the pulse voltage is output, the intramuscular oxygen concentration Xs decreases to a certain value, and when the output voltage Vx is no longer output, the intramuscular oxygen concentration Xs is reduced. Rise from the lowered value. The oxygen concentration Xs in the muscle repeatedly decreases and increases depending on whether or not the output voltage Vx is output. When the output of the output voltage Vx disappears at time t42, the oxygen concentration Xs increases substantially to the reference value X0. When the output of the output voltage Vx disappears at time t44, the oxygen concentration Xs rises higher than the fifth determination value X5, but does not rise to the reference value X0. When the output of the output voltage Vx disappears at time t46, the oxygen concentration Xs does not rise to the fifth determination value X5. The fifth determination value X5 corresponds to the recovery determination value.
電気刺激を停止すると、筋肉は筋収縮が解かれ、酸素濃度Xsが基準値X0まで回復する。しかしながら、筋肉に疲労が貯まっている場合には、電気刺激を与えることを停止しても基準値X0まで回復するのに時間を要したり、戻らなかったりする。そこで、制御部11は、電圧の出力を停止した時刻t42,t44,t46から第9の判定時間T9が経過しても酸素濃度Xsが第5の判定値X5まで回復しないことに基づいて、筋肉が疲労していることを示す情報を操作兼表示部12に報知させる。予め酸素濃度Xsの第5の判定値X5がEEPROM18に記憶されている。なお、第9の判定時間T9が回復判定時間に相当する。
When the electrical stimulation is stopped, the muscle contraction is released and the oxygen concentration Xs recovers to the reference value X0. However, when fatigue is accumulated in the muscle, it takes time to recover to the reference value X0 even if the application of electrical stimulation is stopped, or it does not return. Therefore, the
次に、上記のように説明した電気刺激装置の動作について説明する。
使用者は、サポータ40を脚に装着して、電気刺激装置を起動させ、酸素濃度Xsを測定させる。制御部11は、測定が指示されると、第6の電圧V6と電圧ゼロとの二値の間で切り替わる周期T6の矩形波であるパルスの出力電圧Vxを出力させる。
Next, the operation of the electrical stimulation device described above will be described.
The user wears the
制御部11は、パルスの出力電圧Vxを出力した後、時間T9が経過するまでに酸素濃度Xsが第5の判定値X5よりも低い状態であることに基づいて筋肉が疲労していると判定する。すなわち、判定部15は、EEPROM18に記憶された第5の判定値X5及び時間T9を読み出す。判定部15は、RAM17から時刻t42からの微小時間毎の酸素濃度Xsを読み出し、酸素濃度Xsが第5の判定値X5よりも低いと筋肉が疲労していることを操作兼表示部12に出力する。操作兼表示部12は、判定部15の指示に従って筋肉が疲労していることを示す情報を表示する。
After outputting the pulse output voltage Vx, the
制御部11は、筋肉が疲労していると判定した場合には、動作モードを変更する。例えば、制御部11は、筋肉に負荷を与えるトレーニングモードから筋肉の動きを支援するアシストモードに変更する。トレーニングモードとアシストモードとは、電気刺激の位置及びタイミングが異なる。
When it is determined that the muscle is tired, the
詳しくは、図10に示されるように、トレーニングモードでは、筋肉が伸びる側に電気刺激を与えることで、筋収縮を起こさせて筋肉に負荷を与えることができる。つまり、歩行運動において太ももを鍛える場合には、脚を踏み込むときに太ももの前側に電気刺激を与え、脚を持ち上げるときに太ももの後側に電気刺激を与える。 Specifically, as shown in FIG. 10, in the training mode, by applying electrical stimulation to the side on which the muscles stretch, muscle contraction can be caused and a load can be applied to the muscles. That is, when thighs are trained during walking, electrical stimulation is applied to the front side of the thigh when the leg is depressed, and electrical stimulation is applied to the rear side of the thigh when the leg is lifted.
また、図11に示されるように、アシストモードでは、筋肉が縮む側に電気刺激を与えることで、筋収縮を起こさせて筋肉の動きを支援することができる。つまり、歩行運動において太ももを支援する場合には、脚を踏み込むときに太ももの後側に電気刺激を与え、脚を持ち上げるときに太ももの前側に電気刺激を与える。 Further, as shown in FIG. 11, in the assist mode, by applying electrical stimulation to the side where the muscle contracts, muscle contraction can be caused to support the movement of the muscle. That is, when assisting the thigh in walking exercise, an electrical stimulus is given to the back side of the thigh when the leg is stepped on, and an electrical stimulus is given to the front side of the thigh when the leg is lifted.
使用者は、操作兼表示部12に表示された筋肉が疲労していることを示す情報を見ることで、トレーニング中の筋肉の状態を把握することができる。さらに、動作モードをトレーニングモードからアシストモードに変更することで、筋肉への負荷を抑えることができる。
The user can grasp the state of the muscle during training by viewing information indicating that the muscle displayed on the operation /
以上説明したように、本電気刺激装置によれば、実施の形態1の(1)の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
(7)酸素濃度Xsが時間T9を経過しても第5の判定値X5まで回復しないと電気刺激の影響が十分であるということなので、筋肉が疲労していることを確実に検出して報知することができる。
As described above, according to the electrical stimulation device, in addition to the effect (1) of the first embodiment, the following effects can be achieved.
(7) Since the influence of electrical stimulation is sufficient if the oxygen concentration Xs does not recover to the fifth determination value X5 even after the time T9 has elapsed, the fact that the muscle is tired is reliably detected and notified. can do.
(実施の形態5)
以下、図12及び図13を参照して、電気刺激装置の実施の形態5について説明する。この実施の形態の電気刺激装置は、両脚に電気刺激を与え、両脚の疲労度を調整する点が上記実施の形態1と異なっている。以下、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
(Embodiment 5)
Hereinafter, with reference to FIG.12 and FIG.13,
図13に示されるように、電気刺激装置は、コントローラ10と、2つのサポータ40R,40Lとを備えている。第1のサポータ40Rが右脚に装着され、第2のサポータ40Lが左脚に装着されている。第1のサポータ40Rには、第1の電極部20Rと、第1の測定部としての第1の光電センサ30Rとが取り付けられている。第2のサポータ40Lには、第2の電極部20Lと、第2の測定部としての第2の光電センサ30Lとが取り付けられている。
As shown in FIG. 13, the electrical stimulation device includes a
電気刺激装置は、各脚に電気刺激を与えるとともに、各脚の筋肉内の酸素濃度Xsを測定する。なお、第1の光電センサ30Rから出力された測定信号Isに基づいて算出される酸素濃度Xsが第1の酸素濃度に相当する。また、第2の光電センサ30Lから出力された測定信号Isに基づいて算出される酸素濃度Xsが第2の酸素濃度に相当する。
The electrical stimulation device applies electrical stimulation to each leg and measures the oxygen concentration Xs in the muscle of each leg. The oxygen concentration Xs calculated based on the measurement signal Is output from the first
ところで、各電極部20R,20Lを左右の脚に取り付けた場合、左右の脚の筋肉の疲労度に差が生じることがある。左右の脚の筋肉の疲労度に差が生じたままトレーニングを継続すると左右の疲労度の差が大きくなってしまう。そこで、制御部11は、各脚の筋肉の疲労度の最小値を逐次比較して、左右の疲労度の差が所定値に収まるように電気刺激を制御する。
By the way, when each
図13に示されるように、電気刺激装置の制御部11は、まず両脚に電気刺激を与える(ステップS1)。すなわち、電気刺激制御部16は、操作兼表示部12に対して測定の操作が行われると、電源部13を介して電気を電極部20R,20Lに出力する。電源部13は、電気刺激制御部16の入力に従って電極部20R,20Lに電圧を出力する。各脚の電極部20R,20Lに出力される電圧は、初期は同一だが、調整された場合には調整された異なる電圧となる。
As shown in FIG. 13, the
続いて、制御部11は、両脚の筋肉内の酸素濃度Xsを測定する(ステップS2)。すなわち、酸素濃度算出部14は、電圧が電極部20R,20Lに出力される状態における光電センサ30R,30Lから出力された測定信号Isに基づいて酸素濃度Xsを微小時間毎に算出する。そして、酸素濃度算出部14は、算出した酸素濃度Xsを判定部15に出力する。判定部15は、入力された酸素濃度XsをRAM17に記憶させる。
Subsequently, the
続いて、制御部11は、左脚の酸素濃度Xsの最小値XLを算出する(ステップS3)。すなわち、判定部15は、第2の光電センサ30Lから出力された測定信号Isに基づく、微小時間毎の酸素濃度XsをRAM17から読み出し、左脚の酸素濃度Xsの最小値XLを算出する。
Subsequently, the
また、制御部11は、右脚の酸素濃度Xsの最小値XRを算出する(ステップS4)。すなわち、判定部15は、第1の光電センサ30Rから出力された測定信号Isに基づく、微小時間毎の酸素濃度XsをRAM17から読み出し、右脚の酸素濃度Xsの最小値XRを算出する。
Further, the
続いて、制御部11は、左脚の酸素濃度Xsの最小値XLと右脚の酸素濃度Xsの最小値XRとの差Yを算出する(ステップS5)。すなわち、判定部15は、酸素濃度Xsの差Yを式(Y=XL−XR)によって算出する。
Subsequently, the
そして、制御部11は、酸素濃度Xsの差Yが第1の所定値E1よりも大きいか否かを判定する(ステップS6)。すなわち、判定部15は、酸素濃度Xsの差Yが所定範囲に収まるように、所定範囲の上限よりも大きいか否かを第1の所定値E1によって判定する。第1の所定値E1は、所定範囲の上限値と同一としてもよいし、所定範囲の上限値よりも少し大きな値としてもよい。その結果、判定部15は、酸素濃度Xsの差Yが第1の所定値E1よりも大きいと判定した場合には(ステップS6:YES)、左脚の酸素濃度Xsの最小値XLが右脚の酸素濃度Xsの最小値XRよりも大きいので、右脚の酸素濃度Xsを上げるべく右脚に出力されている電圧を下げる(ステップS9)。
And the
一方、判定部15は、酸素濃度Xsの差Yが第1の所定値E1以下であると判定した場合には(ステップS6:NO)、酸素濃度Xsの差Yが第2の所定値E2よりも小さいか否かを判定する(ステップS7)。すなわち、判定部15は、酸素濃度Xsの差Yが所定範囲に収まるように、所定範囲の下限よりも小さいか否かを第2の所定値E2によって判定する。第2の所定値E2は、所定範囲の下限値と同一としてもよいし、所定範囲の下限値よりも少し小さな値としてもよい。その結果、判定部15は、酸素濃度Xsの差Yが第2の所定値E2よりも小さいと判定した場合には(ステップS7:YES)、右脚の酸素濃度Xsの最小値XRが左脚の酸素濃度Xsの最小値XLよりも大きいので、左脚の酸素濃度Xsを上げるべく左脚に出力されている電圧を下げる(ステップS10)。 On the other hand, when the determination unit 15 determines that the difference Y in the oxygen concentration Xs is equal to or less than the first predetermined value E1 (step S6: NO), the difference Y in the oxygen concentration Xs is greater than the second predetermined value E2. Is also smaller (step S7). That is, the determination unit 15 determines whether or not the difference Y in the oxygen concentration Xs is smaller than the lower limit of the predetermined range based on the second predetermined value E2 so that the difference Y falls within the predetermined range. The second predetermined value E2 may be the same as the lower limit value of the predetermined range, or may be a value slightly smaller than the lower limit value of the predetermined range. As a result, when the determination unit 15 determines that the difference Y in the oxygen concentration Xs is smaller than the second predetermined value E2 (step S7: YES), the minimum value XR of the oxygen concentration Xs in the right leg is the left leg. Therefore, the voltage output to the left leg is lowered to increase the oxygen concentration Xs of the left leg (step S10).
一方、判定部15は、酸素濃度Xsの差Yが第2の所定値E2以上であると判定した場合には(ステップS7:NO)、現在の電圧を維持して(ステップS8)、ステップS1に移行する。 On the other hand, when the determination unit 15 determines that the difference Y in the oxygen concentration Xs is greater than or equal to the second predetermined value E2 (step S7: NO), the current voltage is maintained (step S8), and step S1. Migrate to
よって、左右の脚に電気刺激を与える場合に、左右の脚の酸素濃度Xsの差Yに基づいて酸素濃度Xsの差Yが所定範囲内に収まるように制御することで、左右の脚の疲労度の差が大きくならないようにトレーニングを継続することができる。 Therefore, when electrical stimulation is applied to the left and right legs, the left and right legs are fatigued by controlling the difference Y in the oxygen concentration Xs within a predetermined range based on the difference Y in the oxygen concentration Xs between the left and right legs. Training can be continued so that the difference in degrees does not increase.
以上説明したように、本電気刺激装置によれば、実施の形態1の(1)の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
(8)第1の電極部20Rが電気刺激を与える右脚の筋肉内の酸素濃度Xsを第1の光電センサ30Rが出力した測定信号Isに基づいて算出する。また、第2の電極部20Lが電気刺激を与える左脚の筋肉内の酸素濃度Xsを第2の光電センサ30Lが出力した測定信号Isに基づいて算出する。そして、各算出した酸素濃度Xsの差を各電極部20R,20Lの制御に用いる。このため、各電極部20R,20Lが与える電気刺激を制御することで、筋肉の疲労や筋肉への負荷を制御することができる。
As described above, according to the electrical stimulation device, in addition to the effect (1) of the first embodiment, the following effects can be achieved.
(8) The oxygen concentration Xs in the muscle of the right leg to which the
(9)左脚の酸素濃度Xsの最小値XLと右脚の酸素濃度Xsの最小値XRとの差Yが小さくなるように第1の電極部20Rと第2の電極部20Lとを制御部11が制御する。このため、各電極部20R,20Lが取り付けられた両脚の酸素濃度Xsを近づけることができ、ひいては両脚の筋肉の疲労や両脚の筋肉への負荷を近づけることができる。
(9) The
(変形例)
各実施の形態に関する説明は、本電気刺激装置が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本電気刺激装置は、各実施の形態以外に例えば以下に示される各実施の形態の変形例を取り得る。
(Modification)
The description regarding each embodiment is an illustration of the form which this electrical stimulation apparatus can take, and it does not intend restrict | limiting the form. This electrical stimulation apparatus can take the modification of each embodiment shown below, for example other than each embodiment.
・上記各実施の形態では、筋肉が疲労していることを示す情報に代えて、筋肉に負荷が与えられていることを示す情報を報知してもよい。また、筋肉が疲労していることを示す情報と筋肉に負荷が与えられていることを示す情報との両方を報知してもよい。 In each of the above embodiments, information indicating that a load is applied to the muscle may be notified instead of the information indicating that the muscle is tired. Moreover, you may alert | report both the information which shows that the muscle is tired, and the information which shows that the load is provided to the muscle.
・上記実施の形態1では、測定信号Isに基づいて算出した酸素濃度Xsを積分した積分値を用いて筋肉の疲労状態を判定した。しかしながら、測定信号Isから求められる測定値を積分した積分値を用いて筋肉の疲労状態を判定してもよい。 In the first embodiment, the muscle fatigue state is determined using an integrated value obtained by integrating the oxygen concentration Xs calculated based on the measurement signal Is. However, the fatigue state of the muscle may be determined using an integrated value obtained by integrating the measurement value obtained from the measurement signal Is.
・上記実施の形態2において、時間Tbの長さ自体によって筋肉の疲労状態を判定することもできる。このような場合には、時間Tbと各時間Tbに対する筋肉の疲労状態との情報(マップ)がEEPROM18に予め記憶されている。 In the second embodiment, the muscle fatigue state can be determined by the length of the time Tb itself. In such a case, information (map) of the time Tb and the muscle fatigue state for each time Tb is stored in the EEPROM 18 in advance.
・上記実施の形態2において、負荷判定値X1に代えて基準値X0によって判定してもよい。すなわち、基準値X0よりも低い状態の時間を時間Tbとする。このようにすれば、電圧を出力した時刻t11からの時間を算出すればよいので、時間の始点の算出が不要である。 In the second embodiment, the determination may be made based on the reference value X0 instead of the load determination value X1. That is, the time in a state lower than the reference value X0 is defined as time Tb. In this way, it is only necessary to calculate the time from the time t11 when the voltage is output, so it is not necessary to calculate the start point of the time.
・上記実施の形態3において、酸素濃度が第3の判定値X3よりも低いときに電気刺激の出力を停止したが、電気刺激の出力を停止せず、さらに電圧を低下させてもよい。
・上記実施の形態4において、電気刺激が与えられてから基準値X0に戻るまでの時間が短ければ、第5の判定値X5に代えて基準値X0によって判定してもよい。
In the third embodiment, the output of electrical stimulation is stopped when the oxygen concentration is lower than the third determination value X3. However, the output of the electrical stimulation may not be stopped and the voltage may be further reduced.
In the above-described fourth embodiment, if the time from when the electrical stimulation is applied to when the electric stimulus is returned to the reference value X0 is short, the determination may be made based on the reference value X0 instead of the fifth determination value X5.
・上記実施の形態5において、ステップS9において左脚の酸素濃度Xsの最小値XLが右脚の酸素濃度Xsの最小値XRよりも大きいので、左脚の酸素濃度Xsを下げるべく左脚に出力されている電圧を上げてもよい。同様に、ステップS10において右脚の酸素濃度Xsの最小値XRが左脚の酸素濃度Xsの最小値XLよりも大きいので、右脚の酸素濃度Xsを下げるべく右脚に出力されている電圧を上げてもよい。 In the fifth embodiment, since the minimum value XL of the left leg oxygen concentration Xs is larger than the minimum value XR of the right leg oxygen concentration Xs in step S9, the left leg oxygen concentration Xs is output to the left leg to decrease. The voltage that is being used may be raised. Similarly, since the minimum value XR of the oxygen concentration Xs of the right leg is larger than the minimum value XL of the oxygen concentration Xs of the left leg in step S10, the voltage output to the right leg to reduce the oxygen concentration Xs of the right leg is set. May be raised.
・上記実施の形態5において、酸素濃度Xsの差Yを式(Y=XR−XL)によって算出してもよい。この場合には、ステップS9において左脚の電気刺激の電圧を下げるとともに、ステップS10において右脚の電気刺激の電圧を下げる。または、ステップS9において右脚の電気刺激の電圧を上げるとともに、ステップS10において左脚の電気刺激の電圧を上げる。 In the fifth embodiment, the difference Y in the oxygen concentration Xs may be calculated by the equation (Y = XR−XL). In this case, the voltage of the left leg electrical stimulation is lowered in step S9, and the voltage of the right leg electrical stimulation is lowered in step S10. Alternatively, the right leg electrical stimulation voltage is increased in step S9, and the left leg electrical stimulation voltage is increased in step S10.
・上記各実施の形態では、操作兼表示部12は、タッチパネルでもよい。タッチパネルは、その表面を操作部として用いることにより、ボタンを減らしたり、無くしたりすることができる。
In the above embodiments, the operation /
・上記各実施の形態では、操作兼表示部12は、情報の報知が可能であれば、表示部とともに、または、表示部に代えて、音、音声、振動や光などを出力する機能を有していてもよい。これにより、文字や画像以外の方法によって情報を報知することができる。
In each of the above embodiments, the operation /
・上記各実施の形態では、操作兼表示部12は、使用者の生体に関する情報が入力されてもよい。生体に関する情報としては、年齢、性別、身長、体重、健康状態などが挙げられる。電気刺激制御部16は、生体に関する情報を操作兼表示部12から入力され、この入力された情報に基づき電源部13に指示する電圧指令Vcを調整することができる。
-In each above-mentioned embodiment, information about a user's living body may be inputted into operation and display
・上記各実施の形態では、トレーニングの目的に適した電気刺激を筋肉に与えることができるのであれば、電気刺激制御部16は、電圧指令Vcを、漸増、一定やパルス状、及びそれらの二つ以上を組み合わせて構成されるパターンを含む指令としてもよい。 In each of the above embodiments, if the electrical stimulation suitable for the purpose of training can be given to the muscle, the electrical stimulation control unit 16 increases the voltage command Vc gradually, constantly, in a pulse form, and two of them. The command may include a pattern configured by combining two or more.
・上記各実施の形態では、第1の電極21、第2の電極22及び光電センサ30,30R,30Lは、筋肉が対象となる部位であれば、脚以外の部位、例えば腕、腹部などに装着されてもよい。
In each of the above embodiments, the
・上記各実施の形態では、第1の電極21及び第2の電極22は、筋肉に電気刺激を与えることができるものであればよく、使用者の体表面に直接貼り付けられるものなど、サポータ以外の方法で使用者の体に装着されるものであってもよい。
In each of the above embodiments, the
・上記各実施の形態では、光電センサ30,30R,30Lは、酸素濃度を測定することができるのであれば、使用者の体表面に直接貼り付けられるなど、サポータ以外の方法で使用者に装着されてよい。
In each of the above embodiments, the
・上記各実施の形態では、発光部31と受光部32との間W隔は、30mmには限定されない。発光部31と受光部32との間隔Wの1/2の距離が生体組織の透過深度と言われていことから、目的に応じて定まる生体組織の透過深度に応じて発光部31と受光部32との間隔Wを設定することができる。なお、筋肉内の酸素濃度を測定することができるのであれば、間隔Wと透過深度との関係は1/2に限定されるものではない。
In each of the above embodiments, the W interval between the
・上記各実施の形態では、発光部31は、酸素濃度を測定可能であれば、760nm,805nm,840nm以外の波長を用いてもよい。例えば、波長としては、酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの等吸収点である805nmを跨ぐような波長を選択することが好ましいが、吸光度に相違が生じればそれ以外の波長が用いられてもよい。
In each of the above embodiments, the
・上記各実施の形態では、発光部31は、酸素濃度を測定可能であれば、2波長を発光するものでもよい。2波長の場合、例えば、波長として、760nm、840nmの組合せが挙げられる。
In each of the above embodiments, the
・上記各実施の形態では、出力電圧Vxの変更にて電気刺激の強度を調整する場合について例示したが、電気刺激の強度を調整することができるのであれば、この調整を電流や電力の変更などによって調整してもよい。 In each of the above embodiments, the case where the intensity of the electrical stimulation is adjusted by changing the output voltage Vx is exemplified. However, if the intensity of the electrical stimulation can be adjusted, this adjustment is performed by changing the current or power. It may be adjusted by, for example.
・上記各実施の形態では、RAM17を備えたが、電源が入っているときに一時的に記憶することができるメモリであれば、他の記憶装置でもよい。
・上記実施の形態2の構成において、EEPROM18を備えたが、電源が入っていないときに記憶が維持されるメモリであれば、他の記憶装置でもよい。
In each of the above embodiments, the RAM 17 is provided, but other storage devices may be used as long as the memory can temporarily store the power when the power is on.
In the configuration of the second embodiment, the EEPROM 18 is provided, but other storage devices may be used as long as the memory is maintained when the power is not turned on.
10:コントローラ
11:制御部
12:操作兼表示部(報知部)
13:電源部
14:酸素濃度算出部
15:判定部
16:電気刺激制御部
20,20R,20L:電極部
21:第1の電極
22:第2の電極
30,30R,30L:光電センサ(測定部)
31:発光部
32:受光部
40,40R,40L:サポータ
10: Controller 11: Control unit 12: Operation and display unit (notification unit)
13: power supply unit 14: oxygen concentration calculation unit 15: determination unit 16: electrical
31: Light emitting part 32:
Claims (9)
前記対象物の酸素濃度に応じて変化する測定信号を出力する測定部と、
前記測定信号に基づいて得られる筋肉の状態に関する情報を報知する報知部と、
トレーニングに寄与し得る前記電気刺激を前記電極部に与えさせるトレーニングモードを備え、前記トレーニングモードを実行しているときに得られる前記測定信号から求められる測定値が反映された前記情報を前記報知部に報知させる制御部と、を備える
電気刺激装置。 An electrode for applying electrical stimulation to an object;
A measurement unit that outputs a measurement signal that varies depending on the oxygen concentration of the object;
An informing unit for informing information on the state of the muscle obtained based on the measurement signal;
The informing unit includes a training mode in which the electrical stimulation that can contribute to training is applied to the electrode unit, and the information reflecting the measurement value obtained from the measurement signal obtained when the training mode is executed An electrical stimulation device comprising: a control unit that informs the device.
請求項1に記載の電気刺激装置。 The electrical stimulation device according to claim 1, wherein the measurement value is an oxygen concentration.
請求項1又は2に記載の電気刺激装置。 3. The electricity according to claim 1, wherein the control unit causes the notification unit to notify the information reflecting an integration value calculated by integrating the measurement value obtained when the training mode is executed. Stimulator.
請求項2又は3に記載の電気刺激装置。 The controller determines that the muscle is fatigued based on the fact that the state in which the oxygen concentration calculated when the training mode is executed is not more than a load determination value continues for a determination time or more. The electrical stimulation apparatus according to claim 2 or 3, wherein the notification unit notifies at least one of information indicating and information indicating that a load is applied to the muscle.
請求項2〜4のいずれか一項に記載の電気刺激装置。 The control unit shows a tendency for the oxygen concentration calculated when the training mode is executed to decrease, and based on being greater than or equal to a strengthening determination value, the intensity of the electrical stimulation to be given to the electrode unit The electrical stimulation device according to any one of claims 2 to 4.
請求項2〜5のいずれか一項に記載の電気刺激装置。 The control unit shows a tendency that the oxygen concentration calculated when the training mode is executed is decreased, and the intensity of the electrical stimulation to be given to the electrode unit based on being less than a weakening determination value The electrical stimulation device according to any one of claims 2 to 5, wherein the electric stimulation device is weakened or zeroed.
請求項2〜6のいずれか一項に記載の電気刺激装置。 The control unit includes information indicating that the muscle is fatigued based on the fact that the oxygen concentration does not recover to the recovery determination value even after the recovery determination time has elapsed after the training mode ends, and the muscle The electrical stimulation apparatus according to any one of claims 2 to 6, wherein at least one piece of information indicating that a load is applied to the notification unit is notified to the notification unit.
前記測定部である第1の測定部及び第2の測定部を備え、
前記制御部は、前記第1の測定部により出力される前記測定信号に基づいて前記酸素濃度である第1の酸素濃度を算出し、前記第2の測定部により出力される前記測定信号に基づいて前記酸素濃度である第2の酸素濃度を算出し、前記第1の酸素濃度と前記第2の酸素濃度との差を前記第1の電極部及び前記第2の電極部の制御に用いる
請求項1〜7のいずれか一項に記載の電気刺激装置。 A first electrode portion and a second electrode portion which are the electrode portions;
A first measurement unit and a second measurement unit, which are the measurement units;
The control unit calculates a first oxygen concentration that is the oxygen concentration based on the measurement signal output by the first measurement unit, and based on the measurement signal output by the second measurement unit. A second oxygen concentration that is the oxygen concentration is calculated, and a difference between the first oxygen concentration and the second oxygen concentration is used to control the first electrode portion and the second electrode portion. The electrical stimulation apparatus as described in any one of claim | item 1 -7.
請求項8に記載の電気刺激装置。 The electrical stimulation device according to claim 8, wherein the control unit controls the first electrode unit and the second electrode unit so that the difference becomes small.
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